本發(fā)明實施例涉及光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物熒光檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是生物學(xué)領(lǐng)域中常用的技術(shù)手段，除了能夠用于擴增得到DNA外，也能夠通過DNA擴增來實現(xiàn)基因檢測，從而達到微生物菌種鑒定及分析的目的。為了能夠?qū)崟r地監(jiān)控PCR的進行，現(xiàn)有的PCR設(shè)備中多附加有熒光檢測功能。其主要原理為：通過發(fā)射光源得到發(fā)射光，投射至含有熒光物質(zhì)的樣品中產(chǎn)生激發(fā)光，再對激發(fā)光進行檢測，即可得到樣品中熒光物質(zhì)的含量，從而對樣品中PCR過程進行監(jiān)控。

目前熒光檢測系統(tǒng)主要有兩類，正交光路系統(tǒng)和共焦光路系統(tǒng)。正交光路系統(tǒng)中，發(fā)射光傾斜入射至樣品池，激發(fā)效率低，對發(fā)射光的能量利用率也相應(yīng)較低，導(dǎo)致整個檢測系統(tǒng)的靈敏度偏低。共焦光路系統(tǒng)中，發(fā)射光與激發(fā)光位于同一直線上，能量利用率相對較高，因此，共焦系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，共焦光路系統(tǒng)采用的發(fā)射光源為發(fā)光二極管，其發(fā)射出的光較為發(fā)散，不僅使一部分光不能進入樣品池，在檢測過程中還容易產(chǎn)生雜光，影響檢測效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種生物熒光檢測系統(tǒng)，以提高光源能量的利用率及檢測的靈敏度。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種生物熒光檢測系統(tǒng)，所述生物熒光檢測系統(tǒng)包括：

激光發(fā)射單元，用于產(chǎn)生激光；

準(zhǔn)直透鏡組，設(shè)置在所述激光的光路上，用于對所述激光進行準(zhǔn)直，所述準(zhǔn)直透鏡組包括一個球面鏡片和一個非球面鏡片；

二向色鏡，用于對準(zhǔn)直后的所述激光進行反射使所述激光投射至樣品上激發(fā)產(chǎn)生熒光，并對所述熒光進行透過；

第一會聚透鏡，設(shè)置在所述二向色鏡與所述樣品之間，用于會聚所述激光及所述熒光；

濾光單元，設(shè)置在所述二向色鏡透過后所述熒光的光路上，用于濾除所述熒光中的雜光；

光電檢測單元，設(shè)置在所述濾光單元后面，用于對所述熒光進行檢測。

進一步地，所述生物熒光檢測系統(tǒng)，還包括：

分光鏡，設(shè)置在所述準(zhǔn)直透鏡組與所述二向色鏡之間，從準(zhǔn)直后的所述激光中分出一束作為反饋光；

光源調(diào)節(jié)裝置，接收所述反饋光并根據(jù)所述反饋光的強度對所述激光發(fā)射單元產(chǎn)生激光的強度進行調(diào)節(jié)。

進一步地，所述分光鏡的分光比為5:95，其中光強較低的光作為反饋光。

進一步的，所述生物熒光檢測系統(tǒng)，還包括：

反射鏡，設(shè)置在所述二向色鏡和所述第一會聚透鏡之間，用于將所述激光和所述熒光轉(zhuǎn)向。

進一步地，所述生物熒光檢測系統(tǒng)，還包括：

第二會聚透鏡，設(shè)置在所述濾光單元和所述光電檢測單元之間，用于會聚所述熒光。

進一步地，所述準(zhǔn)直透鏡組的工作距小于3mm。

本發(fā)明實施例提供一種生物熒光檢測系統(tǒng)，由激光發(fā)射單元產(chǎn)生激光，該激光被準(zhǔn)直透鏡組準(zhǔn)直后被二向色鏡反射，然后被第一會聚透鏡會聚后投射值樣品池中，樣品手激發(fā)產(chǎn)生熒光，激發(fā)出的熒光中經(jīng)濾光單元濾除雜光后進入光電檢測單元進行檢測。本發(fā)明實施例的生物熒光檢測系統(tǒng)，通過采用準(zhǔn)直性好、單色性好、發(fā)散角度小的激光光源，同時采用準(zhǔn)直透鏡組以進一步提高準(zhǔn)直性且縮短焦距，使得進入樣品池的光能大幅提高，提高樣品的熒光激發(fā)效果，同時提高整個光學(xué)系統(tǒng)的檢測靈敏度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一中的一種生物熒光檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a是本發(fā)明實施例二中的一種生物熒光檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b是本發(fā)明實施例二中的一種生物熒光檢測系統(tǒng)的樣品端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例三中的生物熒光檢測系統(tǒng)對不同濃度樣品進行模擬檢測的實驗結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種生物熒光檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例可適用于對熒光含量進行檢測的情況，該熒光物質(zhì)可以是異硫氰酸熒光素(Fluorescein Isothiocyanate,FITC)、羅丹明染料(Tetramethyl Rhodamine Isothiocynate,TRITC)或者4，6-聯(lián)脒-2-苯基吲哚(4',6-Diamidino-2-Phenylindole，DAPI)等。如圖1所示，該生物熒光檢測系統(tǒng)包括：激光發(fā)射單元110，準(zhǔn)直透鏡組120，二向色鏡130，第一會聚透鏡140，濾光單元150和光電檢測單元160。

激光發(fā)射單元110，用于產(chǎn)生激光。準(zhǔn)直透鏡組120，設(shè)置在激光的光路上，用于對激光進行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直透鏡組120包括一個球面鏡片和一個非球面鏡片。二向色鏡130，用于對準(zhǔn)直后的激光進行反射使激光投射至樣品池170中的樣品上激發(fā)產(chǎn)生熒光，并對熒光進行透過。第一會聚透鏡140，設(shè)置在二向色鏡130與樣品之間，用于會聚激光及熒光。濾光單元150，設(shè)置在二向色鏡130透過熒光后的光路上，用于濾除熒光中的雜光。光電檢測單元160，設(shè)置在濾光單元150后面，用于對熒光進行檢測。

在本實施例中，激光發(fā)射單元110可以是能夠產(chǎn)生激光的激光器或激光二極管，產(chǎn)生激光的顏色可根據(jù)熒光樣品所采用的熒光素來對應(yīng)的選擇，例如：如果熒光素選擇可激發(fā)藍色熒光的DAPI染料，激光發(fā)射單元發(fā)射紫外激光；如果熒光素選擇可激發(fā)綠色熒光的FITC，激光發(fā)射單元發(fā)射藍色激光；如果熒光素選擇可激發(fā)紅色熒光的羅丹明染料，激光發(fā)射單元發(fā)射綠色激光等等。

準(zhǔn)直透鏡組120設(shè)置在激光的光路上，對激光發(fā)射單元110產(chǎn)生的激光進行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直透鏡組120包括一個球面鏡片和非球面鏡片，優(yōu)選的，由著兩個鏡片組成的準(zhǔn)直透鏡組120的工作距離小于3mm，可有效的提高進入光路的激光能量。

激光被準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，到達二向色鏡130，二向色鏡130可以是一個表面鍍膜的玻璃鏡片，用于對準(zhǔn)直后的激光進行反射使激光投射至樣品上激發(fā)產(chǎn)生熒光，并對激發(fā)產(chǎn)生的熒光進行透過，在選擇二向色鏡130的時候，可根據(jù)樣品中熒光素激發(fā)的熒光顏色及激光的顏色進行選擇，例如可以是：反射紫外光透過藍光、反射藍光透過綠光或者反射綠光透過紅光等。

經(jīng)二向色鏡130發(fā)射后的激光達到第一會聚透鏡140，第一會聚透鏡140可以是一個有塑料制成的球面鏡片，該塑料例如可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)。第一會聚透鏡140設(shè)置在二向色鏡130與樣品之間，用于會聚激光及熒光，其工作距離大于10mm。匯聚后的激光投射至樣品池170中樣品上，使樣品被激發(fā)產(chǎn)生熒光，被激發(fā)的熒光有一部分沿激光的光路返回，到達第一會聚透鏡140后被準(zhǔn)直，然后達到二向色鏡130，由于二向色鏡130可透過熒光，熒光透過二向色鏡130后達到濾光單元150。

濾光單元150，設(shè)置在二向色鏡130透過熒光后的光路上，用于濾除熒光中的雜光。濾光單元150根據(jù)熒光的顏色可以是藍光濾光片、綠光濾光片或紅光濾光片，濾光片的中心波長和帶寬由熒光的顏色確定，示例性的，以綠色熒光為例，該綠光濾光片的中心波長可以是520-530nm之間的任意整數(shù)，帶寬可以是15-25nm之間的任意整數(shù)。經(jīng)濾光單元160過濾后的熒光投射到光電檢測單元160。

光電檢測單元160可以是由光電二極管組成的光電檢測裝置，設(shè)置在濾光單元150后面，用于對熒光的光強度進行檢測，根據(jù)熒光的光強度進而分析樣品中熒光物質(zhì)的含量，實現(xiàn)對熒光的檢測。

本實施例提供的技術(shù)方案，由激光發(fā)射單元產(chǎn)生激光，該激光被準(zhǔn)直透鏡組準(zhǔn)直后被二向色鏡反射，然后被第一會聚透鏡會聚后投射值樣品池中，樣品手激發(fā)產(chǎn)生熒光，激發(fā)出的熒光中經(jīng)濾光單元濾除雜光后進入光電檢測單元進行檢測。本發(fā)明實施例的生物熒光檢測系統(tǒng)，通過采用準(zhǔn)直性好、單色性好、發(fā)散角度小的激光光源，同時采用準(zhǔn)直透鏡組以進一步提高準(zhǔn)直性且縮短焦距，使得進入樣品池的光能大幅提高，提高樣品的熒光激發(fā)效果，同時提高整個光學(xué)系統(tǒng)的檢測靈敏度。

實施例二

圖2a和圖2b為本發(fā)明實施例二提供的一種生物熒光檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，以上述實施例為基礎(chǔ)，如圖2a和圖2b所示，該生物熒光檢測系統(tǒng)還包括：分光鏡180，光源調(diào)節(jié)裝置190，第二會聚透鏡220，在樣品端210中增加了反射鏡211。

分光鏡180，設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡組120與二向色鏡130之間，從準(zhǔn)直后的激光中分出一束作為反饋光；光源調(diào)節(jié)裝置190，接收反饋光并根據(jù)反饋光的強度對激光發(fā)射單元110產(chǎn)生激光的強度進行調(diào)節(jié)。

分光鏡180的作用可以是將準(zhǔn)之后的激光分成一束反射光和一束透射光，反射光與透射光的強度可一定的比例分配，其中作為反饋光所占的比例較小，即若反射光作為反饋光，則反射光比透射光的強度若，若透射光作為反饋光，則透射光要比反射光的強度弱。

優(yōu)選的，分光鏡180的分光比為5:95，其中光強較低的光作為反饋光。示例性的，將反射光作為反饋光，則反射光的強度占5％，透射光的強度占95％。能量較低的反射光被分光鏡180反射達到光源調(diào)節(jié)單元190。

光源調(diào)節(jié)單元190，用于對反饋光的強度進行分析，然后根據(jù)反饋光的強度對激光發(fā)射單元110產(chǎn)生的激光強度進行調(diào)節(jié)。示例性的，當(dāng)光源調(diào)節(jié)單元190檢測到反饋光的強度較強時，則調(diào)低激光發(fā)射單元110產(chǎn)生的激光強度；若光源調(diào)節(jié)單元190檢測到反饋光的強度較弱時，則調(diào)高激光發(fā)射單元110產(chǎn)生的激光強度。

本實施例提供的技術(shù)方案，該生物熒光檢測系統(tǒng)還包括：分光鏡，設(shè)置在準(zhǔn)直透鏡組與二向色鏡之間，從準(zhǔn)直后的激光中分出一束作為反饋光，光源調(diào)節(jié)裝置，接收反饋光并根據(jù)反饋光的強度對激光發(fā)射單元產(chǎn)生激光的強度進行調(diào)節(jié)。通過對反饋光強度的檢測來靈活的調(diào)節(jié)激光發(fā)射單元產(chǎn)生的激光強度，既可以避免由于激光強度太強對熒光造成損害，又可以避免由于激光強度太弱而降低對熒光檢測的靈敏度。

優(yōu)選的，在該生物熒光檢測系統(tǒng)的樣品端210中還包括反光鏡211。

反射鏡211，設(shè)置在二向色鏡130和第一會聚透鏡140之間，用于將激光和所述轉(zhuǎn)向。

反射鏡211可以是一個具有全反射功能的鏡片，例如平面鏡。反射鏡211可使光路發(fā)生轉(zhuǎn)向，使轉(zhuǎn)向后的光路所在的平面與原光路所在的平面相互垂直。即使激光產(chǎn)生光路平面和樣品端光路平面相互垂直，這樣可使得該生物熒光檢測系統(tǒng)能夠適應(yīng)大多數(shù)PCR儀器的實際機械結(jié)構(gòu)，更有利于該生物熒光檢測系統(tǒng)在PCR中應(yīng)用。

優(yōu)選的，該生物熒光檢測系統(tǒng)還包括：第二會聚透鏡220。

第二會聚透鏡220，設(shè)置在濾光單元150和光電檢測單元160之間，用于會聚熒光。經(jīng)濾光單元150過濾的熒光進入第二會聚透鏡220中，被再一次會聚，使得更多的熒光進入光電檢測單元160，從而進一步提高熒光檢測的靈敏度。

實施例三

實施例三為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，在本實施例中，激光發(fā)射單元110產(chǎn)生藍色激光，對應(yīng)的樣品池170中的熒光素被激光產(chǎn)生綠色熒光，分光鏡180的分光比為5:95，二向色鏡130為反射藍光透射綠光，濾光單元150是中心波長為525nm、帶寬為20nm的綠光濾光片，用于濾除熒光中的雜散光，第一會聚透鏡140和第二會聚透鏡220的工作距離大于10mm。

激光發(fā)射單元110產(chǎn)生藍色激光，該藍色激光被準(zhǔn)直透鏡組120準(zhǔn)直。隨后分光鏡180將該激光分為兩束，其中一束的光能為原激光的5％，另一束為原激光的95％。光能更低的一束作為反饋光被反射至反光源調(diào)節(jié)裝置190上，使光源調(diào)節(jié)裝置190能夠根據(jù)該反饋光對激光發(fā)射單元進行調(diào)節(jié)。光能更高的一束被分光鏡180透過，沿原光路投射至二向色鏡130上。

由于二向色鏡130反射藍光的特性，該激光被反射至反射鏡211上，并被反射鏡211反射至第一會聚透鏡140上，在第一會聚透鏡140被準(zhǔn)直后投射至樣品池170，使樣品池170中的樣品受激發(fā)產(chǎn)生綠色熒光。熒光沿光路返回，在第一會聚透鏡140被會聚后，再經(jīng)反射鏡211到達二向色鏡130處，由于二向色鏡130透射綠光的特性，該熒光穿過二向色鏡130，隨后被濾光單元150濾光，再被第二會聚透鏡220會聚到光電檢測單元160上。

隨后，光電檢測單元160檢測得到熒光的光強，通過計算分析即可得到樣品中的熒光物質(zhì)含量，進而完成熒光檢測的過程。

利用本發(fā)明實施例的生物熒光檢測系統(tǒng)在PCR儀器上進行效果模擬實驗，將激光發(fā)射單元110發(fā)射出的激光強度設(shè)置為50，采用生物熒光檢測系統(tǒng)對模擬DNA擴增過程中高、中、低三種濃度的樣品進行檢測，結(jié)果如圖3所示。

圖3是本發(fā)明實施例三中的生物熒光檢測系統(tǒng)對不同濃度樣品進行模擬檢測的實驗結(jié)果圖。

如圖3所示，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示樣品中熒光物質(zhì)的濃度。曲線A表示高濃度樣品的檢測結(jié)果，曲線B表示中濃度樣品的檢測結(jié)果，曲線C表示低濃度樣品的檢測結(jié)果。

如圖3所示，不同濃度的樣品檢測結(jié)果曲線之間分得很開，說明本發(fā)明的生物熒光檢測系統(tǒng)對不同濃度范圍的樣品都能檢測；低濃度曲線C的檢測值達到8000左右，說明本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)100靈敏度很高，即使是低濃度的樣品也能準(zhǔn)確檢測到。

另外，相同的檢測樣品在采用傳統(tǒng)的使用LED光源的光學(xué)系統(tǒng)進行檢測時，光源光強設(shè)置為200的情況下，低濃度實驗組的檢測值為3000左右；本發(fā)明的生物熒光檢測系統(tǒng)在激光發(fā)射單元110光強設(shè)為200的情況下，低濃度實驗組的檢測值高達17000左右。因此，采用本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)靈敏度遠高于傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)，檢測范圍更廣，有利于不同情況下的結(jié)果檢測及分析。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。